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摘 要：在管壳式换热器的制造过程中，换热管与管板的焊接是一个重要步骤。本文将依据GB151-1999《管壳式换热器》的要求，对换热管与管板的焊接工艺评定标准进行探讨。希望能通过分析得出几点有用的结论，以供焊接工艺操作人员作为工作参考。
关键词：换热管；管板；焊接工艺；评定标准
换热管与管板间的有效焊接，将为管壳式换热器的质量提供有效保障。在管壳式换热器的焊接过程中，接头的焊接工艺并不仅限为强度焊和密封焊两种。换热管与管板间焊接工作质量是保障管壳换热器的安全稳定运行的关键，所以要做到保证换两者间的密封和绝对牢固。目前相关部门已经出台了一系列政策条文，对焊接工艺进行了相关规定。为了更清晰的认识换热管与管板焊接工艺的评定标准，本文将对现在执行的相关标准进行简要分析。
1 现有的评定标准
由于焊接工作将直接影响管壳式热水器的质量。所以世界各国都对其制定了相关规定。国内外相关标准对管子与管板的焊接工艺评定方法有：GB151-1999附录B中的“模拟管子与管板试件进行焊接工艺评定”；NB/T47014-2011附录D中的“先按正文进行工艺评定再进行管子与管板试件的附加工艺评定或两者用同一试件合并评定”；ASME Ⅸ中的“模拟管子管板试件进行焊接工艺评定（QW-193.1）”或“按坡口焊缝或角焊缝进行评定（QW-202.2）”两者取其一；ISO15614-8中的“模拟管子与管板试件进行焊接工艺评定”以上评定标准，除了NB/T47014-2011外，其余的对换热管与管板焊接工艺的评定，均只需参考一种标准。根据ASME IX 2007的相关条款，我国制定了自己的焊接工艺评定标准。按照我国的评定标准，换热管和管板在接受焊接工艺评定时可以不做力学测试。
NB/T47014-2011的应用范围是强度焊接头，根据编制说明，标准的立意是通过正文的焊接工艺评定来保证焊缝的力学性能，然后再通过附加评定来保证焊缝抗剪力要求，但在评定方法上又规定了可用管子与管板试件进行合并评定。GB151规定强度焊的管板接头均开有坡口，而角焊缝评定仅适用于非承压角焊缝，显然合并评定是不能实现应检测的力学性能要求的。另外，在焊接工艺方法上许多设备制造厂采用了管板在垂直位置的自动脉冲钨极氩弧焊工艺。实际施工过程中，通常是为了确保换热管与管板焊接后结合部位的稳固性，才进行焊接工艺的评定。结合部位的尺寸将直接影响其稳固程度。因此，施工过程中，通常通过对工程试件的焊缝做一定的测量，不需要进行焊接工艺评定及其附加评定标准的相关操作，就可以完成测验。
2 关于焊缝尺寸
换热管与管板间的焊缝，就是指经过焊接以后两者间的结合部位。焊接工作的进行，要使焊缝的密闭性和抗拉脱能力得到保证。焊缝的有效尺寸，将会制约着焊缝的抗拉脱能力。而焊缝的抗拉脱能力，又将直接影响管壳式换热器的质量。所以，所有国内外的焊接工艺评定标准都将焊缝尺寸的检测结果作为工艺评定的一项重要指标。
从图1可以看出，除NB/T47014-2011附录D只检验角焊缝尺寸以外，其他标准对焊缝尺寸的测定均考虑了对接焊缝，都是从焊缝根部算起。NB/T47014-2011附录D要求角焊缝厚度尺寸不小于2/3管子壁厚，那么评定试件管子的伸出长度必须不小于管子壁厚。在GB151强度焊的接头形式中并没有此规定。我国对于换热管与管板焊接工艺的评定标准曾经做过先后共3次的修改，每次对于焊缝的检验尺寸都有所改动。通常情况下，我国对于焊缝尺寸的要求，均按照GB151《管壳式换热器》的相关要求来确定。GB151中，换热器焊缝的抗拉脱能力的计算，要遵循以下公式：q=σa/πdL，q≤[q]其中，L表示焊脚高度。显然L包含了角焊缝焊脚长度和对接焊缝焊脚长度。所以要保证焊缝的抗拉脱能力，评定试件检验尺寸应是焊缝的焊脚高度L。因为具体施工过程中的L值通常不同，因此，试件评定的相关标准也应该就具体工作进行相应的改动。在施工过程中，应以满足公式的L作为施工标准，在L不满足公式是时，就应该对施工进行一定的改进。
3 评定标准
如通过编制一个预焊接工艺规程，用管子与管板的接头试件，进行焊接工艺评定试验，焊接评定标准应参照ASME Ⅸ将母材和焊材类别、预热和层间温度和焊后热处理作为评定规则内容给予具体规定。此外，由于管子与管板接头的结构形式、坡口角度和深度的改变对是否产生未焊透、未熔合等缺陷有影响，所以也应作为重新评定的因素。
4 重新评定的标准
由于换热管与管板的焊接十分重要，所以如果焊接工艺的评定出现问题，某些情况下，是需要重新评定的。目前我国的换热器加工制造过程中，通常采用强度焊加贴帐的方法。这种方法具有耐热、防腐、牢固性强等特点。根据GB151-1999《管壳式换热器》的要求，换热管与管板之间的强度焊接头应按其附录B《换热管与管板接头的焊接工艺评定》进行焊接工艺评定。其中附录B《换热管与管板接头的焊接工艺评定》中规定，实际焊接过程中，只要存在以下问题之一，就需要对焊接工艺进行重新的评定。
（1）换热管或管板的的材料编号发生变化时。（2）当换热管壁厚不超过2.5mm，且其直径或壁厚与已评定管的差值大于15%时。（3）焊接方法改变时。（4）焊丝或附加的填充金属公称截面积的变化超过10%。（5）填丝改为不填丝或相反时。（6）除横焊、立焊或仰焊位置的评定适用于平焊位置外，改变评定合格的焊接位置。（7）多道焊改为单道焊或相反时。（8）变更保护气体种类或混合气体配比时。（9）取消保护气体或保护气体流量比评定范围的下限值降低10%以上时。
在以上9种需要对焊接工艺进行重新评定的情况中，有些是容易被人接受的，如材料编号发生变化和焊接方法发生改变，但也有些情况是不容易被理解的，下面将针对（2）、（4）几种情况，进行简要说明。
a.换热管管径对焊接工艺评定的影响。换热管壁厚不超过2.5mm，且其直徑与已评定管的差值大于15%时需要重新评定。在这里还有一个限制性条件。即在附录B的B2.3.1中要求当换热管壁厚不超过2.5mm时！评定用管与换热管的直径相差应不超过15%；当换热管壁厚大于2.5mm时，评定用管的壁厚应大于2.5mm。按照此规定，我们可以看出，既需要制作焊接工艺评定时所用的评定用管与所制作的产品的换热管的直径（对于壁厚不超过2.5mm来说）差值小于15%，又需要所制作的换热器的换热管与评定用管的直径（对于壁厚超过2.5mm来说）差值小于15%。b.换热管壁厚对焊接工艺评定的影响。换热管壁厚不超过2.5mm且其壁厚与已评定管的差值大于15%时需要重新评定，在这里还有一个限制性条件，即在附录B中的B2.3.1中要求当换热管壁厚超过2.5mm时，评定用管与换热管的壁厚相差应不超过15%；当换热管壁厚大于15%时，评定用管的壁厚应不超过15%。按照此规定，我们可以看，既需要制作焊接工艺评定时所用的评定用管与所制作的产品的换热管的壁厚差值小于15%，又需要所制作的换热器的换热管与评定用管的壁厚差值小于15%。
结束语
由以上讨论可知，换热管与管板焊接工艺的评定，需要严格按照相关的标准。在焊接过程中，施工人员必须遵守相关规定，才能确保管壳式换热器的质量。
参考文献
[1]杨建平.电站焊接中的工艺评定[J].电力建设，1999（01）.
[2]王国良，于邦会.焊接结构的工艺评定程序[J].焊接，2005（02）.
关键词：换热管；管板；焊接工艺；评定标准
换热管与管板间的有效焊接，将为管壳式换热器的质量提供有效保障。在管壳式换热器的焊接过程中，接头的焊接工艺并不仅限为强度焊和密封焊两种。换热管与管板间焊接工作质量是保障管壳换热器的安全稳定运行的关键，所以要做到保证换两者间的密封和绝对牢固。目前相关部门已经出台了一系列政策条文，对焊接工艺进行了相关规定。为了更清晰的认识换热管与管板焊接工艺的评定标准，本文将对现在执行的相关标准进行简要分析。
1 现有的评定标准
由于焊接工作将直接影响管壳式热水器的质量。所以世界各国都对其制定了相关规定。国内外相关标准对管子与管板的焊接工艺评定方法有：GB151-1999附录B中的“模拟管子与管板试件进行焊接工艺评定”；NB/T47014-2011附录D中的“先按正文进行工艺评定再进行管子与管板试件的附加工艺评定或两者用同一试件合并评定”；ASME Ⅸ中的“模拟管子管板试件进行焊接工艺评定（QW-193.1）”或“按坡口焊缝或角焊缝进行评定（QW-202.2）”两者取其一；ISO15614-8中的“模拟管子与管板试件进行焊接工艺评定”以上评定标准，除了NB/T47014-2011外，其余的对换热管与管板焊接工艺的评定，均只需参考一种标准。根据ASME IX 2007的相关条款，我国制定了自己的焊接工艺评定标准。按照我国的评定标准，换热管和管板在接受焊接工艺评定时可以不做力学测试。
NB/T47014-2011的应用范围是强度焊接头，根据编制说明，标准的立意是通过正文的焊接工艺评定来保证焊缝的力学性能，然后再通过附加评定来保证焊缝抗剪力要求，但在评定方法上又规定了可用管子与管板试件进行合并评定。GB151规定强度焊的管板接头均开有坡口，而角焊缝评定仅适用于非承压角焊缝，显然合并评定是不能实现应检测的力学性能要求的。另外，在焊接工艺方法上许多设备制造厂采用了管板在垂直位置的自动脉冲钨极氩弧焊工艺。实际施工过程中，通常是为了确保换热管与管板焊接后结合部位的稳固性，才进行焊接工艺的评定。结合部位的尺寸将直接影响其稳固程度。因此，施工过程中，通常通过对工程试件的焊缝做一定的测量，不需要进行焊接工艺评定及其附加评定标准的相关操作，就可以完成测验。
2 关于焊缝尺寸
换热管与管板间的焊缝，就是指经过焊接以后两者间的结合部位。焊接工作的进行，要使焊缝的密闭性和抗拉脱能力得到保证。焊缝的有效尺寸，将会制约着焊缝的抗拉脱能力。而焊缝的抗拉脱能力，又将直接影响管壳式换热器的质量。所以，所有国内外的焊接工艺评定标准都将焊缝尺寸的检测结果作为工艺评定的一项重要指标。
从图1可以看出，除NB/T47014-2011附录D只检验角焊缝尺寸以外，其他标准对焊缝尺寸的测定均考虑了对接焊缝，都是从焊缝根部算起。NB/T47014-2011附录D要求角焊缝厚度尺寸不小于2/3管子壁厚，那么评定试件管子的伸出长度必须不小于管子壁厚。在GB151强度焊的接头形式中并没有此规定。我国对于换热管与管板焊接工艺的评定标准曾经做过先后共3次的修改，每次对于焊缝的检验尺寸都有所改动。通常情况下，我国对于焊缝尺寸的要求，均按照GB151《管壳式换热器》的相关要求来确定。GB151中，换热器焊缝的抗拉脱能力的计算，要遵循以下公式：q=σa/πdL，q≤[q]其中，L表示焊脚高度。显然L包含了角焊缝焊脚长度和对接焊缝焊脚长度。所以要保证焊缝的抗拉脱能力，评定试件检验尺寸应是焊缝的焊脚高度L。因为具体施工过程中的L值通常不同，因此，试件评定的相关标准也应该就具体工作进行相应的改动。在施工过程中，应以满足公式的L作为施工标准，在L不满足公式是时，就应该对施工进行一定的改进。
3 评定标准
如通过编制一个预焊接工艺规程，用管子与管板的接头试件，进行焊接工艺评定试验，焊接评定标准应参照ASME Ⅸ将母材和焊材类别、预热和层间温度和焊后热处理作为评定规则内容给予具体规定。此外，由于管子与管板接头的结构形式、坡口角度和深度的改变对是否产生未焊透、未熔合等缺陷有影响，所以也应作为重新评定的因素。
4 重新评定的标准
由于换热管与管板的焊接十分重要，所以如果焊接工艺的评定出现问题，某些情况下，是需要重新评定的。目前我国的换热器加工制造过程中，通常采用强度焊加贴帐的方法。这种方法具有耐热、防腐、牢固性强等特点。根据GB151-1999《管壳式换热器》的要求，换热管与管板之间的强度焊接头应按其附录B《换热管与管板接头的焊接工艺评定》进行焊接工艺评定。其中附录B《换热管与管板接头的焊接工艺评定》中规定，实际焊接过程中，只要存在以下问题之一，就需要对焊接工艺进行重新的评定。
（1）换热管或管板的的材料编号发生变化时。（2）当换热管壁厚不超过2.5mm，且其直径或壁厚与已评定管的差值大于15%时。（3）焊接方法改变时。（4）焊丝或附加的填充金属公称截面积的变化超过10%。（5）填丝改为不填丝或相反时。（6）除横焊、立焊或仰焊位置的评定适用于平焊位置外，改变评定合格的焊接位置。（7）多道焊改为单道焊或相反时。（8）变更保护气体种类或混合气体配比时。（9）取消保护气体或保护气体流量比评定范围的下限值降低10%以上时。
在以上9种需要对焊接工艺进行重新评定的情况中，有些是容易被人接受的，如材料编号发生变化和焊接方法发生改变，但也有些情况是不容易被理解的，下面将针对（2）、（4）几种情况，进行简要说明。
a.换热管管径对焊接工艺评定的影响。换热管壁厚不超过2.5mm，且其直徑与已评定管的差值大于15%时需要重新评定。在这里还有一个限制性条件。即在附录B的B2.3.1中要求当换热管壁厚不超过2.5mm时！评定用管与换热管的直径相差应不超过15%；当换热管壁厚大于2.5mm时，评定用管的壁厚应大于2.5mm。按照此规定，我们可以看出，既需要制作焊接工艺评定时所用的评定用管与所制作的产品的换热管的直径（对于壁厚不超过2.5mm来说）差值小于15%，又需要所制作的换热器的换热管与评定用管的直径（对于壁厚超过2.5mm来说）差值小于15%。b.换热管壁厚对焊接工艺评定的影响。换热管壁厚不超过2.5mm且其壁厚与已评定管的差值大于15%时需要重新评定，在这里还有一个限制性条件，即在附录B中的B2.3.1中要求当换热管壁厚超过2.5mm时，评定用管与换热管的壁厚相差应不超过15%；当换热管壁厚大于15%时，评定用管的壁厚应不超过15%。按照此规定，我们可以看，既需要制作焊接工艺评定时所用的评定用管与所制作的产品的换热管的壁厚差值小于15%，又需要所制作的换热器的换热管与评定用管的壁厚差值小于15%。
结束语
由以上讨论可知，换热管与管板焊接工艺的评定，需要严格按照相关的标准。在焊接过程中，施工人员必须遵守相关规定，才能确保管壳式换热器的质量。
参考文献
[1]杨建平.电站焊接中的工艺评定[J].电力建设，1999（01）.
[2]王国良，于邦会.焊接结构的工艺评定程序[J].焊接，2005（02）.